Connaissances de base sur les moteurs électriques

1. Introduction aux moteurs électriques

Un moteur électrique est un dispositif qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Il utilise une bobine sous tension (enroulement statorique) pour générer un champ magnétique rotatif et agir sur le rotor (par exemple, un cadre en aluminium à cage d'écureuil fermée) pour former un couple de rotation magnétoélectrique.

Les moteurs électriques sont divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif selon les différentes sources d'énergie utilisées. La plupart des moteurs du réseau électrique sont des moteurs à courant alternatif, synchrones ou asynchrones (la vitesse du champ magnétique du stator ne maintient pas la vitesse synchrone avec la vitesse de rotation du rotor).

Un moteur électrique est principalement constitué d'un stator et d'un rotor. La direction de la force agissant sur le fil sous tension dans le champ magnétique est liée à la direction du courant et à celle de la ligne d'induction magnétique (direction du champ magnétique). Le principe de fonctionnement d'un moteur électrique repose sur l'effet d'un champ magnétique sur la force agissant sur le courant, provoquant la rotation du moteur.

2. Division des moteurs électriques

1 Classification par alimentation de travail

Selon les différentes sources d'énergie utilisées, les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif. Les moteurs à courant alternatif sont également divisés en moteurs monophasés et moteurs triphasés.

2. Classification par structure et principe de fonctionnement

Les moteurs électriques se divisent en moteurs à courant continu, moteurs asynchrones et moteurs synchrones selon leur structure et leur principe de fonctionnement. Les moteurs synchrones se divisent également en moteurs synchrones à aimants permanents, moteurs synchrones à réluctance et moteurs synchrones à hystérésis. Les moteurs asynchrones se divisent en moteurs à induction et moteurs à collecteur à courant alternatif. Les moteurs à induction se divisent en moteurs asynchrones triphasés et moteurs asynchrones à pôles ombragés. Les moteurs à collecteur à courant alternatif se divisent également en moteurs monophasés à excitation série, moteurs à courant alternatif et à courant continu à double usage et moteurs répulsifs.

③ Classé par mode de démarrage et de fonctionnement

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs asynchrones monophasés démarrés par condensateur, moteurs asynchrones monophasés actionnés par condensateur, moteurs asynchrones monophasés démarrés par condensateur et moteurs asynchrones monophasés à phase divisée en fonction de leurs modes de démarrage et de fonctionnement.

④ Classification par objectif

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs d'entraînement et moteurs de commande en fonction de leur objectif.

Les moteurs électriques d'entraînement sont en outre divisés en outils électriques (y compris les outils de perçage, de polissage, de polissage, de rainurage, de coupe et d'expansion), moteurs électriques pour appareils électroménagers (y compris les machines à laver, les ventilateurs électriques, les réfrigérateurs, les climatiseurs, les enregistreurs, les magnétoscopes, les lecteurs DVD, les aspirateurs, les appareils photo, les souffleurs électriques, les rasoirs électriques, etc.) et autres petits équipements mécaniques généraux (y compris diverses petites machines-outils, petites machines, équipements médicaux, instruments électroniques, etc.).

Les moteurs de commande sont en outre divisés en moteurs pas à pas et servomoteurs.
⑤ Classification par structure du rotor

Selon la structure du rotor, les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à induction à cage (anciennement appelés moteurs asynchrones à cage d'écureuil) et moteurs à induction à rotor bobiné (anciennement appelés moteurs asynchrones bobinés).

6 Classé par vitesse de fonctionnement

Les moteurs électriques peuvent être divisés en moteurs à grande vitesse, moteurs à basse vitesse, moteurs à vitesse constante et moteurs à vitesse variable en fonction de leur vitesse de fonctionnement.

⑦ Classification par forme de protection

a. Type ouvert (tel que IP11, IP22).

À l'exception de la structure de support nécessaire, le moteur ne dispose pas de protection spéciale pour les pièces rotatives et sous tension.

b. Type fermé (tel que IP44, IP54).

Les pièces rotatives et sous tension à l'intérieur du carter du moteur nécessitent une protection mécanique adéquate pour éviter tout contact accidentel, sans toutefois entraver significativement la ventilation. Les moteurs de protection sont classés selon les différents types de ventilation et de protection.

ⓐ Type de couverture en maille.

Les ouvertures de ventilation du moteur sont recouvertes de revêtements perforés pour empêcher les pièces rotatives et sous tension du moteur d'entrer en contact avec des objets extérieurs.

ⓑ Résistant aux gouttes.

La structure de l'évent du moteur peut empêcher les liquides ou les solides tombant verticalement de pénétrer directement à l'intérieur du moteur.

ⓒ Résistant aux éclaboussures.

La structure de l'évent du moteur peut empêcher les liquides ou les solides de pénétrer à l'intérieur du moteur dans n'importe quelle direction dans une plage d'angle vertical de 100 °.

ⓓ Fermé.

La structure du boîtier du moteur peut empêcher le libre échange d'air à l'intérieur et à l'extérieur du boîtier, mais elle ne nécessite pas une étanchéité complète.

ⓔ Imperméable.
La structure du boîtier du moteur peut empêcher l'eau avec une certaine pression de pénétrer à l'intérieur du moteur.

ⓕ Étanche.

Lorsque le moteur est immergé dans l'eau, la structure du boîtier du moteur peut empêcher l'eau de pénétrer à l'intérieur du moteur.

ⓖ Style de plongée.

Le moteur électrique peut fonctionner dans l'eau pendant une longue période sous la pression d'eau nominale.

ⓗ Antidéflagrant.

La structure du carter du moteur est suffisante pour empêcher la propagation de l'explosion de gaz à l'intérieur du moteur vers l'extérieur, provoquant ainsi l'explosion de gaz combustible à l'extérieur du moteur. Compte officiel « Littérature de génie mécanique », station-service pour ingénieurs !

⑧ Classé par méthodes de ventilation et de refroidissement

a. Auto-refroidissement.

Les moteurs électriques dépendent uniquement du rayonnement de surface et du flux d’air naturel pour le refroidissement.

b. Ventilateur auto-refroidi.

Le moteur électrique est entraîné par un ventilateur qui fournit de l'air de refroidissement pour refroidir la surface ou l'intérieur du moteur.

c. Il est refroidi par ventilateur.

Le ventilateur fournissant l'air de refroidissement n'est pas entraîné par le moteur électrique lui-même, mais est entraîné indépendamment.

d. Type de ventilation de canalisation.

L'air de refroidissement n'est pas introduit ou évacué directement de l'extérieur ou de l'intérieur du moteur, mais est introduit ou évacué du moteur par des canalisations. Les ventilateurs de ventilation des canalisations peuvent être auto-ventilés ou refroidis par d'autres ventilateurs.

e. Refroidissement liquide.

Les moteurs électriques sont refroidis par liquide.

f. Refroidissement du gaz en circuit fermé.

Le fluide de refroidissement du moteur circule dans un circuit fermé qui comprend le moteur et le refroidisseur. Le fluide de refroidissement absorbe la chaleur en traversant le moteur et la restitue en traversant le refroidisseur.
g. Refroidissement de surface et refroidissement interne.

Le fluide de refroidissement qui ne traverse pas l'intérieur du conducteur du moteur est appelé refroidissement de surface, tandis que le fluide de refroidissement qui traverse l'intérieur du conducteur du moteur est appelé refroidissement interne.

⑨ Classification par forme de structure d'installation

La forme d'installation des moteurs électriques est généralement représentée par des codes.

Le code est représenté par l'abréviation IM pour installation internationale,

La première lettre de IM représente le code du type d'installation, B représente l'installation horizontale et V représente l'installation verticale ;

Le deuxième chiffre représente le code de fonction, représenté par des chiffres arabes.

⑩ Classification par niveau d'isolation

Niveau A, niveau E, niveau B, niveau F, niveau H, niveau C. La classification du niveau d'isolation des moteurs est indiquée dans le tableau ci-dessous.

⑪ Classé selon les heures de travail nominales

Système de travail continu, intermittent et à court terme.

Système de service continu (SI). Le moteur assure un fonctionnement à long terme en dessous de la valeur nominale indiquée sur la plaque signalétique.

Durée de fonctionnement réduite (S2). Le moteur ne peut fonctionner que pendant une durée limitée, en dessous de la valeur nominale indiquée sur la plaque signalétique. Il existe quatre normes de durée pour le fonctionnement réduit : 10 min, 30 min, 60 min et 90 min.

Système de fonctionnement intermittent (S3). Le moteur ne peut être utilisé que de manière intermittente et périodique, en dessous de la valeur nominale indiquée sur la plaque signalétique, exprimée en pourcentage de 10 minutes par cycle. Par exemple, FC = 25 % ; les modèles S4 à S10 correspondent à plusieurs systèmes de fonctionnement intermittent dans différentes conditions.

9.2.3 Défauts courants des moteurs électriques

Les moteurs électriques rencontrent souvent divers défauts lors d'un fonctionnement à long terme.

Si la transmission de couple entre le connecteur et le réducteur est importante, le trou de connexion sur la surface de la bride présente une usure importante, ce qui augmente l'écart d'ajustement de la connexion et conduit à une transmission de couple instable ; L'usure de la position du roulement causée par des dommages au roulement de l'arbre du moteur ; Usure entre les têtes d'arbre et les rainures de clavette, etc. Après l'apparition de tels problèmes, les méthodes traditionnelles se concentrent principalement sur la réparation par soudage ou par usinage après placage au pinceau, mais les deux présentent certains inconvénients.

Les contraintes thermiques générées par le soudage de réparation à haute température ne peuvent être totalement éliminées, ce qui favorise la flexion et la rupture. Cependant, le placage au pinceau est limité par l'épaisseur du revêtement et est sujet au pelage. De plus, les deux méthodes utilisent du métal pour réparer le métal, ce qui ne peut modifier le rapport « dur/dur ». Sous l'action combinée de diverses forces, cela entraînera néanmoins une nouvelle usure.

Les pays occidentaux contemporains utilisent souvent des matériaux composites polymères comme méthodes de réparation pour résoudre ces problèmes. L'application de matériaux polymères pour la réparation n'affecte pas les contraintes thermiques de soudage et l'épaisseur de la réparation n'est pas limitée. Cependant, les matériaux métalliques du produit ne sont pas suffisamment flexibles pour absorber les chocs et les vibrations des équipements, éviter la réusure et prolonger la durée de vie des composants, ce qui permet aux entreprises d'économiser d'importants temps d'arrêt et de créer une valeur économique considérable.
(1) Phénomène de défaut : Le moteur ne peut pas démarrer après avoir été connecté

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 Erreur de câblage de l’enroulement du stator – vérifiez le câblage et corrigez l’erreur.

2. Circuit ouvert dans l'enroulement du stator, court-circuit à la terre, circuit ouvert dans l'enroulement du moteur à rotor bobiné - identifiez le point de défaut et éliminez-le.

③ Charge excessive ou mécanisme de transmission bloqué – vérifiez le mécanisme de transmission et la charge.

④ Circuit ouvert dans le circuit du rotor d'un moteur à rotor bobiné (mauvais contact entre le balai et la bague collectrice, circuit ouvert dans le rhéostat, mauvais contact dans le fil, etc.) – identifiez le point de circuit ouvert et réparez-le.

⑤ La tension d’alimentation est trop basse – vérifiez la cause et éliminez-la.

6 Perte de phase d’alimentation – vérifiez le circuit et rétablissez le triphasé.

(2) Phénomène de défaut : Élévation de température du moteur trop élevée ou fumée

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 Surchargé ou démarré trop fréquemment – ​​réduisez la charge et réduisez le nombre de démarrages.

2 Perte de phase pendant le fonctionnement – ​​vérifiez le circuit et rétablissez le triphasé.

③ Erreur de câblage de l’enroulement du stator – vérifiez le câblage et corrigez-le.

④ L'enroulement du stator est mis à la terre et il y a un court-circuit entre les spires ou les phases – identifiez l'emplacement de la mise à la terre ou du court-circuit et réparez-le.

⑤ Enroulement du rotor à cage cassé – remplacez le rotor.

6. Fonctionnement de phase manquant de l'enroulement du rotor bobiné - identifiez le point de défaut et réparez-le.

7. Frottement entre le stator et le rotor – Vérifiez que les roulements et le rotor ne sont pas déformés, réparez-les ou remplacez-les.

⑧ Mauvaise ventilation – vérifiez si la ventilation n’est pas obstruée.

⑨ Tension trop élevée ou trop basse – Vérifiez la cause et éliminez-la.

(3) Phénomène de défaut : Vibration excessive du moteur

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 Rotor déséquilibré – équilibrage de nivellement.

2. Poulie déséquilibrée ou extension d’arbre tordue – vérifier et corriger.

③ Le moteur n’est pas aligné avec l’axe de charge – vérifiez et ajustez l’axe de l’unité.

④ Mauvaise installation du moteur – vérifiez les vis d’installation et de fondation.

⑤ Surcharge soudaine – réduire la charge.

(4) Phénomène de défaut : Bruit anormal pendant le fonctionnement
Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 Frottement entre le stator et le rotor – Vérifiez les roulements et le rotor pour détecter toute déformation, réparez-les ou remplacez-les.

2. Roulements endommagés ou mal lubrifiés – remplacez et nettoyez les roulements.

③ Fonctionnement en cas de perte de phase du moteur – vérifiez le point de circuit ouvert et réparez-le.

④ Collision de la lame avec le boîtier – vérifier et éliminer les défauts.

(5) Phénomène de défaut : La vitesse du moteur est trop faible en charge

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 La tension d’alimentation est trop basse – vérifiez la tension d’alimentation.

2. Charge excessive – vérifiez la charge.

③ Enroulement du rotor à cage cassé – remplacer le rotor.

④ Mauvais contact ou déconnexion d'une phase du groupe de fils du rotor d'enroulement – ​​vérifiez la pression de la brosse, le contact entre la brosse et la bague collectrice et l'enroulement du rotor.
(6) Phénomène de défaut : Le carter du moteur est sous tension

Les raisons et les méthodes de traitement sont les suivantes.

1 Mauvaise mise à la terre ou résistance de mise à la terre élevée – Connectez le fil de terre conformément à la réglementation pour éliminer les défauts de mauvaise mise à la terre.

2. Les enroulements sont humides – ils doivent subir un traitement de séchage.

③ Dommages à l'isolation, collision de fils – Tremper la peinture pour réparer l'isolation, reconnecter les fils. 9.2.4 Procédures de fonctionnement du moteur

1 Avant le démontage, utilisez de l'air comprimé pour souffler la poussière sur la surface du moteur et essuyez-le.

2. Sélectionnez l'emplacement de travail pour le démontage du moteur et nettoyez l'environnement sur site.

③ Connaître les caractéristiques structurelles et les exigences techniques de maintenance des moteurs électriques.

④ Préparez les outils nécessaires (y compris les outils spéciaux) et l'équipement pour le démontage.

5. Afin de mieux comprendre les défauts de fonctionnement du moteur, un test d'inspection peut être effectué avant démontage, si les conditions le permettent. À cette fin, le moteur est testé sous charge et la température, le bruit, les vibrations et d'autres conditions de chaque pièce sont vérifiés en détail. La tension, le courant, la vitesse, etc. sont également testés. Ensuite, la charge est déconnectée et un test d'inspection à vide distinct est effectué pour mesurer le courant à vide et les pertes à vide, et des enregistrements sont effectués. Compte officiel « Littérature de génie mécanique », station-service pour ingénieurs !

6. Coupez l'alimentation électrique, retirez le câblage externe du moteur et conservez des enregistrements.

7. Sélectionnez un mégohmmètre de tension adapté pour tester la résistance d'isolement du moteur. Afin de comparer les valeurs de résistance d'isolement mesurées lors de la dernière maintenance et de déterminer la tendance de l'évolution de l'isolement et l'état d'isolement du moteur, les valeurs de résistance d'isolement mesurées à différentes températures doivent être converties à la même température, généralement à 75 °C.

⑧ Tester le taux d'absorption K. Un taux d'absorption K > 1,33 indique que l'isolation du moteur n'a pas été affectée par l'humidité ou que le degré d'humidité n'est pas important. Afin de comparer les données précédentes, il est également nécessaire de convertir le taux d'absorption mesuré à n'importe quelle température à la même température.

9.2.5 Entretien et réparation des moteurs électriques

Lorsque le moteur fonctionne ou fonctionne mal, il existe quatre méthodes pour prévenir et éliminer les défauts en temps opportun, à savoir regarder, écouter, sentir et toucher, pour assurer le fonctionnement sûr du moteur.

(1) Regardez

Observez s'il y a des anomalies pendant le fonctionnement du moteur, qui se manifestent principalement dans les situations suivantes.

1 Lorsque l'enroulement du stator est court-circuité, de la fumée peut être vue provenant du moteur.

2. Lorsque le moteur est gravement surchargé ou déphasé, la vitesse ralentit et un fort « bourdonnement » se fait entendre.

③ Lorsque le moteur fonctionne normalement, mais s'arrête soudainement, des étincelles peuvent apparaître au niveau de la connexion desserrée ; Le phénomène d'un fusible grillé ou d'un composant bloqué.

④ Si le moteur vibre violemment, cela peut être dû à un blocage du dispositif de transmission, à une mauvaise fixation du moteur, à des boulons de fondation desserrés, etc.

⑤ S'il y a une décoloration, des marques de brûlure et des taches de fumée au niveau des contacts et des connexions internes du moteur, cela indique qu'il peut y avoir une surchauffe locale, un mauvais contact au niveau des connexions des conducteurs ou des enroulements brûlés.

(2) Écouter

En fonctionnement normal, le moteur doit émettre un léger bourdonnement uniforme, sans bruit particulier. Un bruit excessif, notamment électromagnétique, de roulement, de ventilation ou de frottement mécanique, peut être le signe avant-coureur d'un dysfonctionnement.

1 Pour le bruit électromagnétique, si le moteur émet un son fort et lourd, il peut y avoir plusieurs raisons.

a. L'entrefer entre le stator et le rotor est irrégulier, et le son fluctue de haut en bas avec un intervalle constant entre les sons aigus et graves. Ce phénomène est dû à l'usure des roulements, qui entraîne une disconcentricité entre le stator et le rotor.

b. Le courant triphasé est déséquilibré. Cela est dû à une mauvaise mise à la terre, à un court-circuit ou à un mauvais contact de l'enroulement triphasé. Un bruit très sourd indique une surcharge importante ou un déphasage du moteur.

c. Noyau de fer desserré. Les vibrations du moteur pendant son fonctionnement provoquent le desserrage des boulons de fixation du noyau de fer, ce qui provoque le desserrage de la tôle d'acier au silicium du noyau de fer et l'émission de bruit.

2. Le bruit des roulements doit être surveillé fréquemment pendant le fonctionnement du moteur. Pour ce faire, appuyez l'extrémité d'un tournevis contre la zone de montage du roulement et approchez l'autre extrémité de votre oreille afin d'entendre le bruit de fonctionnement du roulement. Si le roulement fonctionne normalement, il émettra un léger bruissement continu, sans fluctuations de hauteur ni frottement métallique. Si les bruits suivants se produisent, le roulement est considéré comme anormal.

a. Un grincement se fait entendre lorsque le roulement tourne. Il s'agit d'un bruit de frottement métallique, généralement dû à un manque d'huile. Le roulement doit être démonté et graissé avec la quantité appropriée de graisse lubrifiante.

b. Si vous entendez un craquement, il s'agit du bruit produit par la rotation de la bille, généralement dû au séchage de la graisse lubrifiante ou à un manque d'huile. Une quantité appropriée de graisse peut être ajoutée.

c. S'il y a un bruit de « clic » ou de « craquement », il s'agit du son généré par le mouvement irrégulier de la bille dans le roulement, qui est causé par l'endommagement de la bille dans le roulement ou par l'utilisation à long terme du moteur, et le séchage de la graisse lubrifiante.

③ Si le mécanisme de transmission et le mécanisme entraîné émettent des sons continus plutôt que fluctuants, ils peuvent être traités des manières suivantes.

a. Des bruits de « claquement » périodiques sont causés par des joints de courroie inégaux.

b. Un bruit de « cognement » périodique est causé par un accouplement ou une poulie desserrée entre les arbres, ainsi que par des clavettes ou des rainures de clavette usées.

c. Le bruit de collision irrégulier est causé par les pales du vent entrant en collision avec le couvercle du ventilateur.
(3) Odeur

L'odeur du moteur permet également d'identifier et de prévenir les pannes. Une odeur particulière de peinture indique une température interne trop élevée. Une forte odeur de brûlé peut être due à une rupture de la couche isolante ou à la combustion du bobinage.

(4) Touch

Toucher la température de certaines pièces du moteur peut également déterminer la cause du dysfonctionnement. Par mesure de sécurité, il est conseillé de toucher les pièces environnantes du carter et des roulements du moteur avec le dos de la main. Si des anomalies de température sont constatées, plusieurs raisons peuvent expliquer ce problème.

1. Mauvaise ventilation. Ventilateur détaché, conduits de ventilation obstrués, etc.

2. Surcharge. Provoque un courant excessif et une surchauffe de l'enroulement du stator.

③ Court-circuit entre les enroulements du stator ou déséquilibre de courant triphasé.

④ Démarrage ou freinage fréquent.

⑤ Si la température autour du roulement est trop élevée, cela peut être dû à des dommages au roulement ou à un manque d'huile.